Was ist BitVM?

BitVM oder Bitcoin Virtual Machine ist ein vorgeschlagenes System, das in einem Whitepaper von Robin Linus beschrieben wird und die Ausführung komplexer Berechnungen und intelligenter Verträge im Bitcoin-Netzwerk ermöglicht. Die wichtigste Innovation von BitVM besteht darin, dass Berechnungen nicht in der Kette ausgeführt werden, sondern mithilfe eines neuartigen Prüfer-Verifizierer-Modells in der Kette verifiziert werden.

Im Whitepaper heißt es, dass BitVM ein neues Paradigma für Bitcoin-Verträge und Off-Chain-Berechnungen einführt, das Turing-Vollständigkeit bietet und gleichzeitig Änderungen an den Konsensregeln von Bitcoin vermeidet. Dies geschieht dadurch, dass beliebige Berechnungen auf der Blockchain verifiziert werden können, ohne dass sie dort ausgeführt werden müssen.

So funktioniert BitVM

BitVM nutzt eine Prover-Verifier-Architektur mit Betrugsnachweisen und einem Challenge-Response-Protokoll zur Überprüfung von Berechnungen. Der Prüfer und der Verifizierer arbeiten zunächst außerhalb der Kette zusammen, um das Programm in ein binäres Schaltungsformat zu kompilieren.

Jedes Logikgatter in der Schaltung wird durch ein Blattskript in einer vom Prüfer kontrollierten Taproot-Adresse dargestellt. Der Prüfer verpflichtet sich innerhalb dieser Taproot-Adresse zum gesamten Schaltkreis und verwendet sie als prägnante Verpflichtung gegenüber dem gesamten Programm.

Der Prüfer und der Verifizierer signieren außerdem gemeinsam eine Reihe von Transaktionen vorab, um das Challenge-Response-Protokoll zu ermöglichen. Nach der Einrichtung tätigen beide Parteien Einzahlungen in der Kette an die Taproot-Adresse, um den Vertrag zu aktivieren.

Der Prüfer kann das Programm nun außerhalb der Kette ausführen und den Prüfer über die Ergebnisse informieren. Wenn der Prüfer glaubt, dass die Ergebnisse ungültig sind, kann er eine Challenge-Transaktion auslösen. Dies zwingt den Prüfer, die Ein- und Ausgänge des umstrittenen Logikgatters offenzulegen, um zu beweisen, dass es korrekt ausgeführt wurde. Nach mehreren Challenge-Response-Runden können alle falschen Behauptungen in der Kette nachgewiesen werden.

Dieser Ansatz minimiert die Berechnungen und Daten in der Kette, indem der Großteil der Arbeit außerhalb der Kette bleibt. Die Blockchain greift nur bei Streitigkeiten zwischen den Parteien ein.

Mögliche Vorteile

Das Whitepaper weist auf mehrere potenzielle Vorteile von BitVM hin:

1. Ermöglicht Turing-vollständige Smart Contracts auf Bitcoin, ohne die Konsensregeln zu ändern

2. Minimiert die Überlastung der Blockchain, indem Berechnungen und Daten außerhalb der Kette gehalten werden

3. Ermöglicht die Abwicklung beliebig komplexer Berechnungen über Bitcoin zwischen zwei Parteien

4. Mit Taproot-Adressen sind prägnante Zusagen für ganze Programme möglich

5. Zwei Parteien können sich außerhalb der Kette koordinieren, was bei Bedarf durch eine Überprüfung in der Kette erzwungen wird

6. Geringere Kosten als die Ausführung von Verträgen in der Kette

7. Betrugsnachweise garantieren Sicherheit – falsche Behauptungen sind in der Kette nachweisbar

Das Whitepaper vergleicht BitVM auch mit der Architektur von Ethereum. Einige hervorgehobene Unterschiede:

1. BitVM überprüft die Berechnung außerhalb der Kette, während Ethereum Verträge nativ in der Kette ausführt

2. BitVM erfordert mehr Koordination außerhalb der Kette, Ethereum ist in der Kette

3. BitVM minimiert im Vergleich zu Ethereum die Gebühren und die Blockchain-Belastung

4. BitVM ist derzeit auf zwei Parteien beschränkt, während Ethereum Mehrparteienverträge unterstützt

BitVM strebt eine minimale Auswirkung auf die Kette auf Kosten der Bequemlichkeit an. Aber es ermöglicht erweiterte Bitcoin-Verträge, die sonst nicht möglich wären.

Einschränkungen

Einige Einschränkungen und Herausforderungen des ursprünglichen BitVM-Konzepts:

1. Eine Zwei-Parteien-Architektur erschwert komplexe Verträge mit mehreren Parteien

2. Noch keine native Unterstützung für Blockchain-Orakel und externe Daten

3. Für die Teilnehmer ist es rechenintensiv, komplexe Schaltkreise zu verarbeiten

4. Noch keine spezifizierten Methoden zum Überwachen oder Anzeigen des BitVM-Vertragsstatus

5. Beschränkungen des Taproot-Adressraums begrenzen die maximale Schaltungskomplexität

BitVM führt eine neuartige Architektur für Turing-vollständige Smart Contracts auf Bitcoin ein, ohne die Konsensregeln zu ändern. Es wird erläutert, wie die Überprüfung von Off-Chain-Berechnungen die Blockchain-Belastung minimiert und gleichzeitig die Funktionalität erweitert.

BitVM schafft einen neuen Designraum für fortschrittlichere Bitcoin-Verträge und Off-Chain-Berechnungsmodelle. Es konzentriert sich ausschließlich auf das Kernkonzept der Zwei-Parteien-BitVM als Ausgangspunkt für die weitere Erforschung und Weiterentwicklung.